TWI643131B - 功率控制方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種功率控制方法及其裝置。其中該功率控制方法包含：根據應用程式運行電子裝置之一個或複數個子系統；測量該一個或複數個子系統之功率消耗；基於該一個或複數個子系統之該功率消耗，從該一個或複數個子系統取得用於該應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統；以及向該應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案之該一個或複數個子系統，其中該一個或複數個低功率方案對應該一個或複數個高功率消耗子系統。本發明提出之功率控制方法及其裝置可改善系統功率管理。

Description

功率控制方法及其裝置
本發明係有關於一種功率控制方法及其裝置。更具體地，本發明係有關於一種電子裝置中應用程式之功率控制方法，其中，上述電子裝置包含複數個子系統。
現今，電子晶片一般由數以億計之電晶體組成。由此帶來的是，電子裝置中之計算硬體變得更強大並且更具功能性。然而，上述更複雜之計算硬體或者更強之處理能力需要消耗更大電量，或者顯著提高硬體溫度，其將造成目前令人擔心之功率問題或熱問題。
許多電子裝置上之應用程式也消耗大量電池電量並且增大硬體溫度。同時，應用程式之功率消耗影響電池之持久性。另外由於上述熱問題，應用程式之速度也會下降。在更糟糕情況下，上述問題可導致計算系統崩潰。
因此，亟需一種新穎結構或方法用於在帶來較小副作用情況下改善系統功率管理。
有鑑於此，本發明揭露一種功率控制方法及其裝置。
本發明實施例揭露一種功率控制方法。其中該功率控制方法包含：根據應用程式運行電子裝置之一個或複數個子系統；測量該一個或複數個子系統之功率消耗；基於該一個或複數個子系統之該功率消耗，從該一個或複數個子系統取得用於該應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統；以及向該應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案之該一個或複數個子系統，其中該一個或複數個低功率方案對應該一個或複數個高功率消耗子系統。
本發明另一實施例揭露一種功率控制裝置。其中該功率控制裝置包含：用於電子裝置之一個或複數個子系統之元件以及功率量測模組。當根據應用程式運行該一個或複數個子系統時，該功率量測模組用於分別測量該一個或複數個子系統之功率消耗值；其中，基於該一個或複數個子系統之該功率消耗值，從該一個或複數個子系統取得用於該應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統；以及向該應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案之該一個或複數個子系統，其中該一個或複數個低功率方案對應該一個或複數個高功率消耗子系統。
本發明提供之功率控制方法及其裝置可改善系統功率管理。
其他實施方式與優勢將在下面作詳細描述。上述概要並非以界定本發明為目的。本發明由申請專利範圍所界定。
100‧‧‧電子裝置
102‧‧‧單晶片系統
104‧‧‧伺服器
106‧‧‧通信模組
108‧‧‧顯示模組
110‧‧‧觸控面板
112‧‧‧功率管理積體電路
114‧‧‧中央處理單元
116‧‧‧影像處理單元
118‧‧‧動態隨機存取記憶體
120‧‧‧非揮發性記憶體
122‧‧‧功率量測模組
124‧‧‧資料庫
126‧‧‧低功率方案
200‧‧‧功率消耗以及效率懲罰資訊清單
300‧‧‧清單
S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414、S416、S418、S420、S422‧‧‧步驟
第1圖係依據本發明實施例描述之功率控制裝置示意圖；第2圖係顯示三個不同應用程式APP1、APP2、APP3之功率消耗以及效率懲罰資訊清單；第3圖係顯示模組顯示之示例清單；第4A與4B圖係依據本發明實施例描述之功率控制方法流程圖。
在說明書及後續之申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續之申請專利範圍並不以名稱之差異來作為區分元件之方式，而係以元件在功能上之差異來作為區分之準則。在通篇說明書及後續請求項當中所提及之「包括」和「包含」係為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接之電氣連接手段。間接電氣連接手段包括透過其他裝置進行連接。
關於本發明之複數個實施例將作為詳細參考，附圖係描述本發明之實施例所作。接下來之描述係實現本發明之最佳實施例，其係為了描述本發明原理之目的，並非對本發明限制。可以理解的是，本發明實施例可由軟體、硬體、韌體或其任意結合來實現。
第1圖係依據本發明實施例描述之功率控制裝置示意圖。第1圖所示為一電子裝置100。功率控制裝置包含電 子裝置100之至少一部分(例如，部分或全部)。例如，功率控制裝置可為電子裝置100中之一單晶片系統(System on Chip，SoC)102。在另一示例中，功率控制裝置可為整個電子裝置100。在另一示例中，功率控制裝置為包含電子裝置100之系統。例如，功率控制裝置可為包含電子裝置100之音訊/視訊系統。在另一實施例中，功率控制裝置可包含電子裝置100與一伺服器104。電子裝置100之示例可包含，但不限於，智慧手機、平板電腦、可穿戴設備、個人電腦等。
除了SoC 102，第1圖之電子裝置100包含一通信模組106、裝配一觸控面板110之一顯示模組108以及一功率管理積體電路(Power Management Integrated Circuit，PMIC)112。耦接通信模組106以及顯示模組108之SoC 102包含一中央處理單元114、一影像處理單元116、一動態隨機存取記憶體118、一非揮發性記憶體120以及一功率量測模組122。電子裝置100上之元件可進一步分割為複數個子系統，其中功率量測模組122可分別測量每個子系統之功率消耗。例如，電子裝置100可包含具有顯示模組108之圖像顯示子系統、具有觸控面板110之觸控感應子系統、具有中央處理單元114之CPU子系統、具有影像處理單元116之GPU子系統、具有動態隨機存取記憶體118之DRAM子系統等。SoC 102具有對應電子裝置100不同子系統之元件，在第1圖中未具體示出。功率控制裝置(其可為電子裝置100中之SoC 102)包含對應不同子系統之元件以及功率量測模組122。功率控制裝置(其可為整個電子裝置100或包含電子裝置100之系統)包含對應不 同子系統之元件以及功率量測模組122，其中功率量測模組122並不限於在SoC 102中。在許多其他實施例中，影像處理單元116及/或動態隨機存取記憶體118及/或非揮發性記憶體120並不集成在SoC 102中。
當根據應用程式運行子系統時，功率量測模組122分別測量子系統之功率消耗。功率量測模組122可包含複數個功率量測儀表(power measuring instrument)。複數個功率量測儀表依次對應複數個子系統。每個功率量測儀表估計對應子系統之功率消耗值。在另一實施例中，功率量測模組122包含比子系統數量要少之功率量測儀表，並且除了使用功率量測儀表，在沒有對應功率量測儀表情況下，從功率管理積體電路112估計子系統之功率消耗值。例如，功率管理積體電路112可估計供應至電子裝置100中元件之總功率值，並且功率管理積體電路112透過從總功率值中減去可用功率量測儀表所測量之功率消耗值，從而估計不具有對應功率量測儀表之子系統之功率消耗值。基於不同子系統之功率消耗值，中央處理單元114從子系統中取得應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統(high power-consuming subsystem)，並且向應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案(low-power methodology)之子系統，其中上述一個或複數個低功率方案對應一個或複數個高功率消耗子系統。對於應用程式，可將已測量功率消耗值、已獲取高功率消耗子系統以及相應低功率方案存入非揮發性記憶體120以便建立一資料庫124。在許多實施例中，為每個子系統提供相應功率消耗門檻。超出相應功率 消耗門檻之子系統可稱為高功率消耗子系統。
對應子系統之一低功率方案可存入非揮發性記憶體120，如126所示。每個低功率方案可降低相應子系統之功率消耗。CPU子系統之低功率方案可延長中央處理單元114之熱插拔時間(例如，從40ms至160ms)或者提高拉升CPU動態電壓頻率調整(Dynamic Voltage Frequency Scaling，DVFS)之標準，例如，將標準從“每次滿足特定條件拉升”至“每5次滿足特定條件拉升”。GPU子系統之低功率方案可降低GPU DVFS，例如，從每秒60幀到每秒30/50幀。圖像顯示子系統之低功率方案可降低背光強度，例如從正常背光設置至主動顯示設定(具有自我調整圖像對比度之背光強度)。觸控感應子系統之低功率方案可降低觸控協助能力(對用戶觸摸之敏感度)，例如從使能狀態至禁能狀態。DRAM子系統之低功率方案可降低工作頻率。可在韌體升級之同時，將對應不同子系統之低功率方案126下載至非揮發性記憶體120。
在實施例中，當在低功率模式下執行應用程式以運行具有低功率方案之高功率消耗子系統時，功率量測模組122也可測量不同子系統之功率消耗並且中央處理單元114執行懲罰估計(penalty estimation)。接著，提供低功率模式中測量之功率消耗以及相應懲罰估計資訊，用於節省功率與加重效率懲罰(aggravated efficiency penalty)之間之平衡。對於應用程式，也可將低功率模式下測量之功率消耗與懲罰估計中估計之效率懲罰資訊存入非揮發性記憶體120之資料庫124。應用程式之低功率模式之節省功率與加重效率懲罰可編輯入圖 表並在顯示模組108中顯示，因此電子裝置100之使用者可決定是否選擇低功率模式以執行應用程式。
在第1圖中，電子裝置100進一步與伺服器104進行通信從而管理伺服器104中之大資料(big data)。對於應用程式，上述大資料包含下列中之一個或複數個：正常功率模式下(不使用任何低功率方案)測量之功率消耗值、高功率消耗子系統、對應高功率消耗子系統之低功率方案、低功率模式下測量之功率消耗以及從懲罰估計中估計之效率懲罰資訊。當在電子裝置100中下載應用程式以安裝或升級時，可從伺服器104下載應用程式之大資料。下載之大資料可升級資料庫124。
第2圖顯示三個不同應用程式APP1、APP2、APP3之功率消耗以及效率懲罰資訊清單200。透過從功率管理積體電路112中輸出之總功率值減去可用功率量測儀表測量之功率消耗值，獲取行“其他”。對於應用程式APP1，具有超出相應門檻之功率消耗值之觸控感應子系統可稱為高功率消耗子系統，並且可應用降低觸控感應子系統之功率消耗值之低功率方案(從80mA至60mA)，結果是6%之功率增益(power gain)以及可容許之效率懲罰。對於應用程式APP2，具有超出相應門檻之功率消耗之CPU子系統以及具有超出相應門檻之功率消耗之圖像顯示子系統皆可稱為高功率消耗子系統，並且可應用降低CPU子系統之功率消耗之低功率方案(從200mA至160mA)以及降低圖像顯示子系統之功率消耗之低功率方案(從140mA至110mA)，這樣導致14%功率增益以及5%之性能降低效率懲罰。對於應用程式APP3，具有超出相應門檻之 功率消耗之CPU子系統以及具有超出相應門檻之功率消耗之GPU子系統皆可稱為高功率消耗子系統，並且可應用降低CPU子系統之功率消耗之低功率方案(從180mA至150mA)以及降低GPU子系統之功率消耗之低功率方案(從160mA至110mA)，這樣導致16%功率增益以及降低幀率(低至每秒30幀)效率懲罰。對應應用程式之功率增益以及效率懲罰資訊可記錄在顯示模組108顯示之清單中，因此電子裝置100之使用者可決定是否選擇低功率模式執行上述應用程式或堅持使用正常功率模式執行上述應用程式。第3圖係顯示模組108顯示之示例清單300，其中使用者可透過示例清單300獲知節省功率以及加重效能懲罰資訊。應用程式之使用者介面可提供清單300以協助使用者選擇正常功率模式或低功率模式。
第4A與4B圖係依據本發明實施例描述之功率控制方法流程圖。對於第一次運行之應用程式(APP)，當在電子裝置100上下載應用程式安裝或升級時，從伺服器104下載相應大資料至非揮發性記憶體120作為資料庫124。在電子裝置100上運行應用程式之另一情況中，根據應用程式之前次執行歷史維持資料庫124。在步驟S402，為使用者在顯示模組108顯示第3圖所示之列表以決定是否選擇低功率模式從而執行應用程式。如果使用者不選擇進入低功率模式，則執行步驟S404以在正常功率模式下執行應用程式，而不使用任何低功率方案。在步驟S406，運行功率量測模組122用於功率消耗分析，以分別測量電子裝置100之子系統之功率消耗值。在步驟S408，基於子系統之功率消耗值，從子系統中取得應用程式之 一個或複數個高功率消耗子系統。在步驟S410，對於應用程式，將在正常功率模式下測量之功率消耗值、一個或複數個高功率消耗子系統以及對應一個或複數個高功率消耗子系統之一個或複數個低功率方案更新至資料庫124，並且在步驟S412，將上述資訊上傳至伺服器104以升級大資料。當使用者選擇在低功率模式下執行應用程式時，執行第4B圖中之步驟S414。在步驟S414，在低功率模式下執行應用程式，其中使用對應一個或複數個高功率消耗子系統之一個或複數個低功率方案運行子系統。在步驟S416，運行功率量測模組122用於功率消耗分析，以分別測量電子裝置100之子系統之功率消耗值。在步驟S418，執行懲罰估計。在步驟S420，對於應用程式，將在低功率模式下測量之功率消耗以及效率懲罰資訊更新至資料庫124，並且在步驟S422，將上述資訊上傳至伺服器104以升級大資料。
在許多其他實施例中，不將資料庫124上傳至伺服器104從而管理大資料，並且為電子裝置100單獨維持資料庫124。在這種情況下，第一次運行應用程式通常是使用正常功率模式，而不使用電子裝置100之不同子系統之任何低功率方案。
呈現上述描述以允許本領域技術人員根據特定應用以及其需要之內容實施本發明。所述實施例之各種修改對於本領域技術人員來說係顯而易見的，並且可將上述定義之基本原則應用於其他實施例。因此，本發明不局限於所述之特定實施例，而係符合與揭露之原則及新穎特徵相一致之最寬範圍。 在上述細節描述中，為了提供對本發明之徹底理解，描述了各種特定細節。然而，本領域技術人員可以理解本發明係可實施的。
在不脫離本發明精神或本質特徵之情況下，可以其他特定形式實施本發明。描述示例被認為說明之所有方面並且無限制。因此，本發明之範圍由申請專利範圍指示，而非前面描述。所有在申請專利範圍等同之方法與範圍中之變化皆屬於本發明之涵蓋範圍。

Claims (14)

  1. 一種功率控制方法，包含：根據應用程式運行電子裝置之一個或複數個子系統；測量該一個或複數個子系統之功率消耗值；基於該一個或複數個子系統之該功率消耗值，從該一個或複數個子系統取得用於該應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統；以及向該應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案之該一個或複數個子系統，其中該一個或複數個低功率方案對應該一個或複數個高功率消耗子系統；其中，當在該低功率模式下執行該應用程式時，執行懲罰估計，用於節省功率以及加重效率懲罰之間之平衡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之功率控制方法，其中，進一步包含：為該一個或複數個子系統之每一個子系統提供對應功率消耗門檻；以及把超出該對應功率消耗門檻之該一個或複數個子系統作為該一個或複數個高功率消耗子系統。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之功率控制方法，其中，進一步包含：與伺服器通信以管理該伺服器中之大資料，其中，對於該應用程式，該大資料包含在正常功率模式下測量之該功率消耗值、該一個或複數個高功率消耗子系統、對應該一個或複數個高功率消耗子系統之該一個或複數個低功率方案、在該低功率模式下測量之該功率消耗值以及從該懲罰估計中估算之效率懲罰資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之功率控制方法，其中，當在該電子裝置上下載該應用程式以安裝或升級時，從該伺服器下載該應用程式之該大資料，用於該節省功率以及該加重效率懲罰之間之該平衡。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之功率控制方法，其中，進一步包含：使用使用者介面協助該電子裝置之使用者在該正常功率模式與該低功率模式之間進行選擇。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之功率控制方法，其中，進一步包含：依次向該一個或複數個子系統提供一個或複數個功率量測儀表。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之功率控制方法，其中，進一步包含：提供一個或複數個功率量測儀表，其中該一個或複數個功率量測儀表之數量小於該一個或複數個子系統之數量；以及在不使用相應功率量測儀表情況下，使用功率管理積體電路以及該一個或複數個功率量測儀表估計該一個或複數個子系統之該功率消耗值。
  8. 一種功率控制裝置，包含：用於電子裝置之一個或複數個子系統之元件；以及功率量測模組，當根據應用程式運行該一個或複數個子系統時，用於分別測量該一個或複數個子系統之功率消耗值；其中，基於該一個或複數個子系統之該功率消耗值，從該一個或複數個子系統取得用於該應用程式之一個或複數個高功率消耗子系統；以及向該應用程式提供低功率模式，以運行具有一個或複數個低功率方案之該一個或複數 個子系統，其中該一個或複數個低功率方案對應該一個或複數個高功率消耗子系統；其中，當在該低功率模式下執行該應用程式時，該功率控制裝置執行懲罰估計，用於節省功率以及加重效率懲罰之間之平衡。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之功率控制裝置，其中，該一個或複數個子系統之每一個子系統對應功率消耗門檻；以及把超出該對應功率消耗門檻之該一個或複數個子系統作為該一個或複數個高功率消耗子系統。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之功率控制裝置，其中，該功率控制裝置與伺服器通信以管理該伺服器中之大資料，其中，對於該應用程式，該大資料包含在正常功率模式下測量之該功率消耗值、該一個或複數個高功率消耗子系統、對應該一個或複數個高功率消耗子系統之該一個或複數個低功率方案、在該低功率模式下測量之該功率消耗值以及從該懲罰估計中估算之效率懲罰資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之功率控制裝置，其中，當在該電子裝置上下載該應用程式以安裝或升級時，從該伺服器下載該應用程式之該大資料，用於該節省功率以及該加重效率懲罰之間之該平衡。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之功率控制裝置，其中，該功率控制裝置進一步與顯示模組通信，用於透過使用者介面顯示該大資料，以協助使用者在該正常功率模式與該低功率模式之間進行選擇。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之功率控制裝置，其中，該功率量測模組包含對應該一個或複數個子系統之一個或複數個功率量測儀表。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之功率控制裝置，其中，進一步包含：該功率量測模組包含一個或複數個功率量測儀表，其中該一個或複數個功率量測儀表之數量小於該一個或複數個子系統之數量；以及在不使用相應功率量測儀表情況下，使用功率管理積體電路以及該一個或複數個功率量測儀表估計該一個或複數個子系統之該功率消耗值。
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